蓄电设备用组合物、蓄电设备用浆料、蓄电设备电极及其制造方法、保护膜及其制造方法...的制作方法_4

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状。
[019引 4. 3.用途
[0199] 上述的蓄电设备除适合作为搭载于电动汽车、混合动力汽车、卡车等汽车的二次 电池或者电容器W外,还适合作为AV设备、OA设备、通信设备等中使用的二次电池、电容 器。
[0200] 5.实施例
[0201] W下,基于实施例对本发明进行具体说明,但本发明不限于运些实施例。实施例、 比较例中的"份"和"%"只要没有特别说明则表示质量基准。
[0202] 5. 1.聚合物的合成
[0203] 5. 1. 1.合成例 1
[0204] 向带揽拌机的高压蓋中加入离子交换水300质量份、丙締酸乙醋50质量份、丙締 酸2-乙基己醋40质量份、甲基丙締酸缩水甘油醋10质量份、十二烷基苯横酸钢3质量份 和过硫酸钟1. 0质量份,充分揽拌后,加热至70°C进行聚合,得到胶乳。由固体成分浓度求 出的聚合转化率为约99%。向该胶乳100质量份中加入离子交换水320质量份,减压下使 水蒸发,制备含有40%聚合物(W下,称为"聚合物A")的分散液。应予说明,得到的聚合 物A中,每100g固体成分中的特定官能团的合计含量为0摩尔。
[0205] 5. 1. 2.合成例 2
[0206] 向带揽拌机的高压蓋加入离子交换水300质量份、丙締酸正下醋80质量份、丙締 腊15质量份、甲基丙締酸-2-硫酸锭乙醋1质量份、甲基丙締酸缩水甘油醋4质量份、十二 烷基硫醇0.5质量份、十二烷基苯横酸钢3质量份和a,a偶氮二异下腊0.7质量份,充 分揽拌后,加热至8(TC进行聚合,得到胶乳。由固体成分浓度求出的聚合转化率为约99%。 向该胶乳100质量份中加入离子交换水320质量份,在减压下使水蒸发,制备含有40 %聚合 物(W下,称为"聚合物B")的分散液。应予说明,得到的聚合物B中,每100g固体成分中 的特定官能团的合计含量为0. 005摩尔。
[0207] 5. 1. 3.合成例 3 ~9
[020引作为单体组成,使用表1中示出的单体组成,除此之外,与上述合成例2同样地进 行,制备分别含有40%聚合物C~I的分散液。
[0209] 5. 1. 4.合成例 10
[0210] 向具备揽拌机、溫度计、冷却器、氮导入管、滴液漏斗的四口可分离式烧瓶中投入 离子交换水(115质量份)、聚氧乙締十二烷基酸的横酸锭盐(1.5质量份)。在内溫68°C边 揽拌边缓慢通入氮,用氮将反应容器内完全置换。
[0211] 接下来,将聚氧乙締十二烷基酸的横酸盐(1. 5质量份)溶解于离子交换水(92质 量份)。向其中投入作为聚合物的单体成分的丙締酸乙醋(65质量份)和甲基丙締酸(35 质量份)的混合物,制备预乳液(pre-emulsion)。将含有单体成分的上述预乳液的5%投 入反应容器揽拌后,投入亚硫酸氨钢(0. 017质量份)。另外将过硫酸锭化23质量份)溶 解于离子交换水(23质量份),制备聚合引发剂水溶液。将该聚合引发剂水溶液5%投入上 述反应容器进行20分钟初始聚合。将反应容器内的溫度保持在72°C,用2小时均匀滴加剩 余的预乳液和引发剂水溶液。滴加结束后,用离子交换水(8质量份)清洗滴加槽后,投入 反应容器。将内溫保持在72°C,进一步持续揽拌1小时后,冷却使反应结束,得到固体成分 30%的乳液。
[0212] 向得到的乳液(10质量份/固体成分3质量份)中加入5%氨氧化裡?一水合物 水溶液(10. 2质量份)和离子交换水(133. 2质量份)进行揽拌,进一步进行减压浓缩制备 含有40%聚合物(W下,称为"聚合物J")的水溶液。
[0213] 5. 1. 5.合成例 11~12
[0214] 作为单体组成,使用表1中示出的单体组成,除此之外,与上述合成例10同样地进 行,制备分别含有40%聚合物K~L的水溶液。
[0215] 将合成例1~12中合成的聚合物A~L的聚合性单体组成和每100g聚合物中的 特定官能团的合计含量(摩尔)示于下表1。应予说明,表1中的的标记表示不使用相 应成分。
[0216] 表 1
[0217]
[021引 5. 1.6.合成例13
[0219] 用氮将具备电磁揽拌器的内容积约化的高压蓋的内部充分置换后,投入脱氧的 纯水2.化和作为乳化剂的全氣癸酸锭25g,W35化pm边揽拌边升溫至60°C。接下来, 导入由作为单体的偏氣乙締(VD巧70%和六氣丙締化FP)30%构成的混合气体使内压达 到20kg/cm2。使用氮气压入含有20%作为聚合引发剂的过氧化二碳酸二异丙醋的氣利昂 113溶液25邑,引发聚合。聚合中内^压维持在201^/畑1 2的方式逐步压入由¥0。60.2%和 HFP39.8%构成的混合气体,使压力维持在20kg/cm2。另外,随着聚合进行聚合速度下降,经 过3小时后,使用氮气压入与先前相同的聚合引发剂溶液的相同量,再继续反应3小时。其 后,在将反应液冷却的同时停止揽拌,释放出未反应的单体后停止反应,由此得到含有40% 聚合物(A2)粒子的水系分散体。对得到的聚合物(A2),利用"F-NMR进行分析,结果各单 体的质量组成比为VDF/HFP= 21/4。
[0220] 用氮将容量化的可分离式烧瓶的内部充分置换后,依次加入W聚合物(A2)换算 为25质量份的上述工序中得到的含有聚合物(A2)粒子的水系分散体、乳化剂"Adekaria SoapSR1025"(商品名,株式会社ADEKA制)0. 5质量份、甲基丙締酸甲醋5质量份、丙締酸 正下醋32质量份、丙締酸2-乙基己醋35质量份、甲基丙締酸环己醋12质量份、苯乙締横酸 钢12质量份和甲基丙締酸4质量份W及水130质量份,在70°C揽拌3小时,使聚合物(A2) 吸收单体。接下来添加含有作为油溶性聚合引发剂的偶氮二异下腊0. 5质量份的四氨巧喃 溶液20mU升溫至75°C进行3小时反应,进一步在85°C进行2小时反应。其后,冷却后停止 反应,用2. 5N氨氧化钢水溶液调节成抑7,得到含有40%聚合物(Al)和聚合物(A2)的组 合物。
[0221] 向如此得到的组合物50质量份中加入相当于300质量份的NMP,使用旋转蒸发仪 在减压条件下蒸馈除去水分和NMP的一部分,制备含有10%聚合物(Al)和聚合物(A2)的 NMP溶液。用卡尔费休水分仪(MitsubishiQiemicalAnal}ftech公司制,型号"CA-200") 测定制备的NMP溶液的残留水分量,结果为35化pm。
[0222] 5. 1. 7.合成例 14 ~17
[0223] 作为单体组成,使用表2中示出的单体组成,除此之外,与上述合成例13同样地进 行,制备含有10%聚合物(Al)和聚合物(A2)的NMP溶液。将合成例13~17中合成的聚 合物中的聚合物(Al)和聚合物(A2)的聚合性单体组成和每100g聚合物(Al)中的特定官 能团的合计含量(摩尔)示于下表2。
[0224] 5. 1. 8.合成例 18
[0225] 向容量7升的可分离式烧瓶中投入水150质量份和十二烷基苯横酸钢0. 2质量 份,用氮将可分离式烧瓶的内部充分置换。另一方面,向另一容器中加入水60质量份、W 固体成分换算为1. 3质量份的作为乳化剂的酸硫酸盐型乳化剂(商品名"AdekariaSoap SR1025",株式会社ADEKA制)、W及作为单体的2, 2, 2-S氣乙基甲基丙締酸醋85质量份、 甲基丙締酸甲醋5质量份和丙締酸2-乙基己醋10质量份,充分揽拌而制备含有上述单体 的混合物的单体乳化液。其后,开始上述可分离式烧瓶的内部的升溫,在该可分离式烧瓶的 内部溫度达到60°C的时刻,加入作为聚合引发剂的过硫酸锭0. 5质量份。然后,在可分离 式烧瓶的内部溫度达到7(TC的时刻,开始上述制备的单体乳化液的添加,将可分离式烧瓶 的内部溫度维持在70°C的状态下用3小时缓慢地添加单体乳化液。其后,将可分离式烧瓶 的内部溫度升溫至85°C,将该溫度维持3小时进行聚合反应。3小时后,将可分离式烧瓶冷 却,在反应停止后,加入氨水将抑调节为7. 6,由此得到含有聚合物(A2)的组合物。向聚合 物(A2)40质量份中进一步按照成为100质量份的方式加入相当于聚合物(Al)的先前的合 成例2中合成的聚合物B,得到聚合物(Al)和聚合物(A2)的合计为30质量%的组合物。
[0226] 向如此得到的组合物50质量份中加入相当于300质量份的NMP,使用旋转蒸发仪 在减压条件下蒸馈除去水分和NMP的一部分,制备含有10 %聚合物(Al)和聚合物(A2)的 NMP溶液。用卡尔费休水分仪(MitsubishiChemicalAnal^ech公司制,型号"CA-200") 测定制备的NMP溶液的残留水分量,结果为3(K)ppm。
[0227] 5. 1. 9.合成例 19 ~21
[022引作为单体组成,使用表2中示出的单体组成,除此之外,与上述合成例18同样地进 行,制备含有10%聚合物(Al)和聚合物(A2)的NMP溶液。将合成例13~21中合成的聚 合物(Al)和聚合物(A2)中的聚合性单体组成和每100g聚合物中的特定官能团的合计含 量(摩尔)示于下表2。应予说明,表2中的"-"的标记表示不使用相应成分。
[0229]表 2
[0230]
[0231] 5. 2.实施例 1
[0232] 5. 2. 1.蓄电设备电极用浆料的制备和评价
[023引 向双轴型行星式混合机(PRIMIX株式会社制,商品名"TKHIVISMIX2P-03")中 投入簇甲基纤维素(商品名"CMC2200",株式会社DAIC化制)1质量份(固体成分换算)、作 为负极活性物质的石墨100质量份(固体成分换算)、水68质量份,W60rpm揽拌1小时。 其后,加入2质量份(固体成分换算)上述"5. 1.2.合成例2"中合成的聚合物B,进一步揽 拌1小时,由此得到糊料。向得到的糊料中投入水,将固体成分调节为50%后,使用揽拌脱 泡机(株式会社THINKY制,商品名"AwaToriRENTAR0"),W200巧m揽拌混合2分钟,W 180化pm揽拌混合5分钟,进一步在真空下W1800巧m揽拌混合1. 5分钟,由此制备蓄电设 备电极用浆料。
[0234] <拉丝性的测定>
[0235] 如下测定得到的蓄电设备电极用浆料的拉丝性。
[0236] 首先,准备在容器的底边存在直径5. 2mm的开口部的察恩杯(太佑机材株式会社 审IJ,察恩粘度杯No. 5)。在该察恩杯的开口部关闭的状态下,流入40g上述制备的蓄电设备 电极用浆料。打开开口部时浆料流出。此时,将打开开口部瞬间的时间设为T0,目视观察 测定浆料流出时W拉丝的方式持续流出的时间,将此时间设为Ta。并且不拉丝后继续测定, 测定直至蓄电设备电极用浆料不流出为止的时间町。将测定的各值Tc、Ta和Te代入下述式 (5)求出拉丝性。
[0237]拉丝性(%)=(灯A- T 0) /化_ T 0)) X 100.....巧)
[023引蓄电设备电极用浆料的拉丝性为30~80%时可判断为良好。将拉丝性的测定结 果一并不于表3。
[0239] 5. 2. 2.蓄电设备电极的制造和评价
[0240] 利用刮刀法将上述制备的蓄电设备电极用浆料W干燥后的膜厚成为SOym的方 式均匀涂布在厚度20ym的由铜锥形成的集电体的表面,在120°C干燥处理20分钟。其后, W活性物质层的密度成为1. 5g/cm3的方式利用漉压机进行加压加工,由此得到蓄电设备电 极(负极)。
[0241] <密合性的评价>
[0242] 从得到的蓄电设备电极切下宽度2cmX长度12cm的试验片,使用双面胶带将该 试验片的活性物质层侧的表面贴附于侣板。另一方面,在试验片的集电体的表面贴附宽度 18mm胶带(NICHIBAN株式会社制,商品名"Cellotape(注册商标)",JISZ1522中规定)。 测定6次将该宽度18mm胶带沿90°方向W50mm/min的速度剥离2cm时的力(mN/2cm),计 算其平均值作为密合强度(剥离强度,mN/2cm)。应予说明,可W如下评价:剥离强度的值 越大,集电体与活性物质层的密合强度越高,从集电体越难剥离活性物质层,剥离强度的值 为20mN/2cmW上时判断为密合性良好,评价为"O",低于20mN/2cm时判断为密合性不良, 评价为"X"。将其结果一并示于表3。
[0243] 5.2.3.蓄电设备的制造和评价
[0244] <对电极(正极)的制造>
[024引 向双轴型行星式混合机(PRIMIX株式会社制,商品名"TKHIVISMIX2P-03")中 投入电气化学设备电极用粘结剂(株式会社KUREHA制,商品名"KFpolymer#1120")4. 0 质量份(固体成分换算)、导电助剂(电气化学工业株式会社制,商品名"DenkaBlackSO% 压制品")3. 0质量份、作为正极活性物质的粒径5Jim的LiCo化化ayashikasei株式会社 制)100质量份(固体成分换算)W及N-甲基化咯烧酬(NMP) 36质量份,W60巧m揽拌2 小时。向得到的糊料中投入NMP,将固体成分调节为65%后,使用揽拌脱泡机(株式会社 THINKY制,商品名"AwaToriRENTAR0"),W200巧m揽拌混合2分钟,W1800巧m揽拌混 合5分钟,进一步在真空下WISOOrpm揽拌混合1. 5分钟,由此制备蓄电设备电极用浆料。 利用刮刀法将制备的蓄电设备电极用浆料W干燥后的膜厚成为80ym的方式均匀涂布在 由侣锥形成的集电体的表面,在120°C干燥处理20分钟。其后,W活性物质层的密度成为 3.Og/cm3的方式利用漉压机进行加压加工,由此得到对电极(正极)。
[0246] <裡离子电池单元的组装>
[0247]在用Ar置换成露点为-80°CW下的手套箱内,在2极式硬币电池(宝泉株式会社 审IJ,商品名"服FLATCE化")上载置将上述中制造的负极冲裁成型为直径15. 95mm的成型 品。接下来,载置冲裁为直径24mm的由聚丙締制多孔膜构成的隔离件(CELGARD株式会社 审Ij,商品名"CELGA畑#2400"),再W不带入空气的方式注入500yL电解液后,载置将上述制 造的正极冲裁成型为直径16. 16mm的成型品,用螺丝梓紧上述2极式硬币电池的外装体进 行密封,由此组装成裡离子二次电池单元(蓄电设备)。运里使用的电解液是将LiPFeW1 摩尔/L的浓度溶解于碳酸亚乙醋/碳酸甲乙醋=1/1 (质量比)的溶剂而得的溶液。
[024引 < 充放电倍率特性的评价>
[024引室溫下,队直定电流(0. 2C)对上述制造的蓄电设备开始充电,在电压达到4. 2V的 时刻接着W恒定电压(4. 2V)继续进行充电,将电流值达到0.OlC的时刻作为充电结束(终 止),测定0.2C时的充电容量。接下来,W恒定电流(0.2C)开始放电,将电压达到2.7V的 时刻作为放电结束(终止),测定0. 2C时的放电容量。
[0250] 接下来,对相同的电池单元队直定电流(3C)开始充电,在电压达到4. 2V的时刻接 着W恒定电压(4. 2V)继续进行充电,将电流值达到0. 0IC的时刻作为充电结束(终止),测 定3C时的充电容量。接下来,W恒定电流(3C)开始放电,将电压达到2. 7V的时刻作为放 电结束(终止),测定3C时的放电容量。
[0251] 使用上述的测定值,计算3C时的充电容量与0. 2C时的充电容量的比例(百分 率% ),由此算出充电倍率(% ),并计算3C时的放电容量与0. 2C时的放电容量的比例(百 分率%),由此算出放电倍率(%)。表3中,充电倍率和放电倍率均为80%W上时,判断充 放电倍率特性为良好,评价为"O",充电倍率和放电倍率中至少一方低于80 %时,判断充放 电倍率特性为不良,评价为"X"。将其结果一并示于表3。
[0巧引应予说明,测定条件中"1C"表示对具有一定的电容量的电池进行恒定电流放电经 1小时放电结束的电流值。例如"0. 1C"是指经10小时放电结束的电流值,IOC是指经0. 1 小时放电结束的电流值。
[0巧3] 5. 3.实施例2~7、比较例1~5
[0254] 在上述"5. 2. 1.蓄电设备电极用浆料的制备和评价"中,将聚合物的种类变更为表 3所示的种类,另外适时调整簇甲基纤维素的添加量W成为表3的拉丝性的方式进行变更, 除此之外,与上述实施例1同样地进行,制备实施例2~7和比较例1~5的各蓄电设备电 极用浆料。使用得到的各蓄电设备电极用浆料,与上述实施例1的"5. 2. 2.蓄电设备电极 的制造和评价"、"5. 2. 3.蓄电设备的制造和评价"同样地制作蓄电设备电极、蓄电设备,进 行评价。将其结果一并示于表3。
[0巧5] 5. 4.实施例8~10、比较例6~7
[0256] 在上述"5. 2. 1.蓄电设备电极用浆料的制备和评价"中,将聚合物的种类变更为表 3所示的种类,另外适时调整离子交换水的添加量W成为表3的拉丝性的方式进行变更,除 此之外,与上述实施例1同样地进行,制备实施例8~10和比较例6~7的各蓄电设备电 极用浆料。使用得到的各蓄电设备电极用浆料,与上述实施例1的"5. 2. 2.蓄电设备电极 的制造和评价"、"5. 2. 3.蓄电设备的制造和评价"同样地制作蓄电设备电极、蓄电设备,进 行评价。将其结果一并示于表3。
[0巧7] 表3
[0巧引
[0巧9] 5. 5.实施例11
[0260] 5. 5. 1.保护膜用浆料的制备和评价
[0261] 添加相对于离子交换水100质量份为20质量份的作为无机粒子似的氧化 铁(制品名"KR380",铁工业株式会社制,金红石型,数均粒径0. 38ym)、添加相对于无 机粒子100
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